Разработка и анализ функциональных возможностей ультраструйной активации гидротехнологических сред для механообрабатывающего производства
Диссертация
Научная новизна данной диссертационной работы состоит в доказательстве гипотезы о том, что доминирующим физико-технологическим фактором УСО гидротехнологических сред, определяющим ее эффективность, является мощное акустическое излучение, генерируемое зоной удара струи жидкости о мишень. Данное утверждение получено на основе комплексного анализа физико-энергетической специфики ультраструйного… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Особенности применения и основные методы повышения эффективности гидротехнологических сред (ГТС)
- 1. 1. Функциональное назначение и классификация ГТС
- 1. 1. 1. ГТС — неотъемлемый фактор машиностроительного производства
- 1. 1. 2. Применение и функциональные свойства ГТС
- 1. 2. Сравнительный анализ методов повышения эффективности ГТС
- 1. 2. 1. Активация и реновация — резервы повышения качества ГТС
- 1. 2. 2. Основные способы активации и их классификация
- 1. 2. 3. Результативность механо-физической активации
- 1. 3. Ультразвуковая обработка гидротехнологических сред
- 1. 3. 1. Физические принципы ультразвуковой гидротехнологии
- 1. 3. 2. Возможности ультразвуковой гидротехнологии
- 1. 3. 3. Ультразвуковая обработка смазочно-охлаждающих жидкостей
- 1. 4. Ультраструйные гидротехнологии
- 1. 1. Функциональное назначение и классификация ГТС
- Цель и постановка задач исследования
- 1. 4. 1. Классификация операционных гидроструйных технологий
- 1. 4. 2. Технология гидроструйного резания материалов
- 1. 4. 3. Технологическое оборудование для гидрорезания
- 1. 4. 4. Особенности и преимущества ультраструйной активации
- 1. 4. 5. Цель и постановка задач исследования
- Глава 2. Методическое обеспечение теоретических и экспериментальных исследований ультраструйной обработки (УСО) ГТС
- 2. 1. Общий методический план выполнения исследований
- 2. 1. 1. Основные этапы изучения факторов УСО
- 2. 1. 2. Структура теоретических и экспериментальных исследований.,
- 2. 2. Статистическая обработка результатов исследований
- 2. 3. Особенности применения метода экспертного оценивания
- 2. 3. 1. Решаемые методом экспертного оценивания задачи
- 2. 3. 2. Обеспечение процедуры анкетирования
- 2. 4. Технологическое обеспечение экспериментальных исследований
- 2. 4. 1. Применяемое гидроструйное оборудование и оснастка
- 2. 4. 2. Методика проведения ультраструйной обработки
- 2. 5. Оценка трибологических параметров ГТС
- 2. 6. Диагностическое обеспечение УСО методом акустической эмиссии
- 2. 6. 1. Используемая аппаратура и регистрируемые параметры
- 2. 6. 2. Методика акустико-эмиссионного диагностирования
- 2. 1. Общий методический план выполнения исследований
- 3. 1. Оценка физико-технологического подобия УСО другим операционным технологиям
- 3. 1. 1. Анализ комплексного подобия методом экспертных оценок
- 3. 1. 2. Экспертное определение информационно-диагностического подобия
- 3. 2. Факторы влияния и энергетические превращения при УСО
- 3. 2. 1. Основные физические факторы влияния
- 3. 2. 2. Уравнения энергетического баланса
- 3. 2. 3. Оценка слагаемых энергетического баланса
- 4. Стр
- 3. 3. Вероятностная математическая модель акустического излучения
- 3. 3. 1. Источники акустической эмиссии при УСО
- 3. 3. 2. Вероятностный анализ волновой динамики ультраструй
- 3. 3. 3. Обобщенная модель генерации волн акустической эмиссии
- 3. 3. Вероятностная математическая модель акустического излучения
- 4. 1. Моделирование волновых процессов в зоне обработки методом Монте-Карло
- 4. 1. 1. Особенности процедуры имитационного моделирования
- 4. 1. 2. Результаты имитационного моделирования и их анализ
- 4. 2. Анализ волновой динамики УСО методом акустической эмиссии
- 4. 2. 1. Оценка информативности волновых параметров обработки
- 4. 2. 2. Влияние давления истечения струи на параметры акустической эмиссии
- 4. 3. Влияние ультраструйной активации на функциональное действие и эксплуатационные свойства ГТС
- 4. 3. 1. Изменение физико-химических свойств ГТС
- 4. 3. 2. Ультраструйное диспергирование масляных эмульсий
- 4. 3. 3. Трибологические свойства ГТС
- 4. 4. Влияние УСО на микробиологические свойства ГТС
- 4. 4. 1. Стерилизующий эффект УСО
- 4. 4. 2. Бактериальные свойства обработанной воды
- 5. 1. Опытно-лабораторная апробация ультраструйной обработки промышленных ГТС
- 5. 1. 1. Повышение трибологических свойств СОЖ
- 5. 1. 2. Ультраструйная утилизация жидкофазных промышленных отходов
- 5. 1. 3. Влияние УСО на биологическую активность воды
- 5. 1. 4. Медико-фармацевтические аспекты УСО
- 5. 2. Рекомендации по применению УСТ в промышленном производстве, перспективы развития
- 5. 2. 1. Рациональная область использования УСО
- 5. 2. 2. Технологические рекомендации по применению УСО
- 5. 2. 3. Возможное расширение области практических
Список литературы
- Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. — 224 с.
- Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, износ и разрушение инструментов. М.: Машиностроение, 1992. — 270 с.
- Технологические свойства новых СОЖ для обработки металлов резанием / Под ред. М. И. Клушина. -М.: Машиностроение, 1979. 315 с.
- Годлевский В.А. Повышение эффективности и качества обработки металлов резанием путем управления смазочным действием СОТС: Дис.. докт. техн. наук. Иваново, 1995. — 556 с.
- Лобанцова B.C. Повышение производительности обработки и качества обработанных поверхностей труднообрабатываемых материалов за счет применения СОЖ с трибоактивными присадками: Автореф. дис.. канд. техн. наук. М., 1989. — 16 с.
- Малиновский Г. Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1993. — 160 с.
- Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резание: Справочник / Под общ. ред. С. Г. Энтелиса, Э. М. Берлинера. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1995. — 496 с.
- Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985.-65 с.
- Овсепян Г. С. Повышение эффективности воздействия технологических сред наложением ультразвуковых колебаний при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов: Дис.. канд. техн. наук. -М., 1988. -184 с.
- Ю.Савельева Н. В. Разработка ресурсосберегающей технологии изготовления металлических деталей, совмещающей операции металлообработки и консервации: Дис.. канд. техн. наук. Уфа, 2004. — 196 с.
- Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / J1.B. Худобин, А. П. Бабичев, Е. М. Булыжев и др. / Под общ. ред. JI.B. Худобина. М.: Машиностроение, 2006. — 544 с.
- СВЧ стерилизация жидких сред / С. И. Климарев, А. Ф. Королев, В. А. Полежаев и др. М., 1998. — Вып. 10. — № 19/1998. — С. 4−14 (Препринт физического факультета МГУ. Физическая гидродинамика).
- Н.Бердичевский Е. Г. Интенсификация обработки резанием термомеханическими способами и активацией технологических средств. -М.: НИИмаш, 1982.-56 с.
- Wood R.W., Loomis A.L. The physical and biological effects of high frequency sour waves of great intensity // Phil. Mag. 1927. — V. 4, № 22. — P. 417−436.
- Борисенко А.И. Газовая динамика двигателей. М.: Сборангиз, 1962. -794 с.
- Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. — 688 с.
- RayIeigh, Lord (Strutt J. W.), On the Pressure Developed in a Liquid During the Collapse of a Spherical Cavity, Phil. Mag., 34, 94−98 (1917).
- Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л. Д. Розенберга. М.: Наука, 1970. — 688 с.
- Применение УЗ в медицине. Физические основы: Пер. с англ. / Под ред. К. Хилла. М.: Мир, 1989. — 567 с.
- WeissIer A. Sonochemistry. The production of chemical changes with sound waves // JASA. 1953. — V. 25. — P. 651−652.21 .Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985.-304 с.
- Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М.: Физматгиз, 1963. — 420 с.
- Худобин Л.В., Котельников В. И. Исследование механизма и эффективности термической, ультразвуковой и световой активациисмазочно-охлаждающих жидкостей // Вопросы обработки металлов резанием. Иваново: ИЭИ, 1975. — С. 17−26.
- Булыжев Е. М. Худобин JI.B. Ресурсосберегающее применение смазочно-охлаждающих жидкостей при металлообработке. М.: Машиностроение, 2004. — 352 с.
- Miller G.E. Special Theory of Ultrasonic Mashining // J. Appl. Phys. 1957. -V. 28, № 2.-P. 149.
- Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И. П. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979. — 400 с.
- Патент Украины № 7485. Способ распыления жидкости и других жидких веществ и устройство для его реализации / С. А. Сорока, Б. П. Сорока // Б.И. 1995. -№ 3.
- Mason T.J. Chemistry with ultrasound, CRAC V. 28, Elsevier Applied Science, 1990.-231 p.
- Abramov O.V. High intensity ultrasonics: Theory and industrial applications, Gordon and Breach Science Publisher, London, 1999. 684 p.
- Хорбенко И.Г. Ультразвук в машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1974. — 280 с.
- Дьяченко П.Е., Аверьянова В. Г. Исследование диспергирования тел при воздействии ультразвука // Трение и износ в машиностроении: Сб. АН СССР. 1987. — № 6. — С. 85−96.
- Troeger G. Anwendung von Ultra-schall auf dem Lackgebiet // Fette und Seifen. 1950. — Jg. 52, Nr. 2. — S. 115−120.
- Сабельников B.B., Лощинов В. И., Сабельникова T.M. Ультразвуковая технология бактерицидной обработки инфицированных ран: Аналитический обзор. М., 1998. — 29 с.
- Патент РФ № 2 082 467. Способ ультразвуковой обработки инфицированных ран и устройство для его осуществления / В. В. Сабельников, В. И. Лощинов, Т.М. Сабельникова// 1997.
- А.С. 710 573 (СССР). Способ деэмульсации нефти / Ш. Н. Алиев, В. Р. Тронов, М. Д. Насиров и др. // Б.И. 1980. — № 3.
- Гидрорезание биологических тканей / В. В. Розанов, Ю. И. Курдяшов, Н. Н. Сысоев, С. К. Сальников. М.: НЭЦВ ФИПТ, 1999. — 187 с.
- Гидрорезание судостроительных материалов / Р. А. Тихомиров, В. Ф. Бабанин, Е. Н. Петухов и др. JL: Судостроение, 1987. — 164 с.
- Тихомиров Р.А., Гуенко B.C. Гидрорезание неметаллических материалов. -К.: Техника, 1984.-150 с.
- Summers D.A. Waterjetting Technology. 1st edition E&FN SPON London, 1995.-882 p.
- Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В. А. Бреннер, А. Б. Жабин, А. Е. Пушкарев, М. М. Щеголевский. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. — 343 с.
- Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов / Н. М. Качурин, В. А. Бреннер, А. Б. Жабин и др. М.: Изд-во МГГУ, 2003. — 293 с.
- Гидроабразивное резание горных пород / В. А. Бреннер, А. Б. Жабин, А. Е. Пушкарев, М. М. Щеголевский. М.: Изд-во МГГУ, 2003. — 279 с.
- Разрушение материалов тонкими жидкостными струями высокого давления / А. А. Семерчан, Н. Н. Кузин, Г. И. Кузнецов и др. // Итоги науки и техники Т. 12. — М.: ВИНИТИ, 1976. — С. 86−207.
- Шаримов B.C. Гидравлическое резание природного камня тонкими струями высокой скорости // Тр. ин-та / Институт горного дела им. Скочинского. 1963. — С. 84−86.
- Тихомиров Р. А. Механическая обработка пластмасс. Л.: Машиностроение, 1975. — 206 с.
- Тихомиров Р.А. Применение жидкостной струи для резания пластиков // Пластмассы. 1974. — № 4. — С. 47−49.
- Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горного массива. -М.: Наука, 1979. 174 с.
- Hashish М. Cutting with high-pressure abrasive suspension jets // Proc. 6th Amer. Water Jet Conf. St. Louis, 1991. — P. 439−455.
- Hashish M. A modeling study of metal cutting with abrasive waterjets // Transaction of the ASME: Journal of engineering Materials and Technology. -1984. Vol. 106. — № 1. — P. 88−100.
- Hautin E.F., Erdmarm-Jeshitser F., Louis H. Advendung von flussigkeitsshag // Metal. 1995. — Vol. 27. -№ 1. — P. 4−10.
- Liquid cutting of hard materials. U.S. Patent No. 2 985 050 MKU 83−58 / Schwacha B.C.-1961.
- Momber A.W., Kovacevic R. Principles of Abrasive Waterjet Machining. -Springer Verlag Berlin, 1998. 394 p.
- Guo N.S., Louis H., Meier G. Abrasive waterjet cutting methods to calculate cutting performance and cutting efficiency // Geomechanics. — 1994. — P. 291 299.
- Labus T.J. Fluid jet technology fundamentals and applications a short course: 5th Amer. Water Jet Conf. — Toronto, Canada, 1989. — P. 145−168.
- Harris I.D. Abrasive water jet cutting and its applications at the Welding Institute // Welding Institute Research Bulletin. 1988. — Vol. 29. — P. 42−49.
- Никонов Г. П., Хныкин В. Ф. Гидравлические разрушения угля и пород. -М.: Наука, 1968.-253 с.
- Билик Ш. М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. М.: ГНТИМЛ, 1960. — 198 с.
- Кузьмин Р.А. Разработка и исследование процесса гидрорезания материалов струями жидкости с добавками водорастворимых полимеров: Дис.. канд. техн. наук. Владимир, 2003. — 174 с.
- Ударные и детонационные волны. Методы исследования / И. Ф. Кобылкин, В. В. Селиванов, B.C. Соловьев, Н. Н. Сысоев. 2-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — 376 с.
- Патент РФ № 2 027 186. Способ активации смазочно-охлаждающей жидкости / А. А. Барзов, А. А. Вдовин, А. В. Кибальченко и др. // 1995.
- Патент РФ № 2 031 847. Способ обработки воды / А. А. Барзов, А. А. Вдовин, А. В. Кибальченко и др. // 1995.
- Диагностическое обеспечение ультраструйной технологии обработки материалов и жидкостей методом акустической эмиссии / А. А. Барзов, B.C. Пузаков, К. Е. Сидельников, В. Н. Харитонов // Справочник. Инженерный журнал. 2004. — № 8. — С. 20−24.
- А.С. 1 722 800 (СССР). Способ диагностики процесса струйной обработки / А. А. Барзов, А. А. Вдовин, А. В. Кибальченко и др. //1991.
- Барзов А.А., Гуревский А. В. Диагностика и оптимизация ультразвуковой обработки методом акустической эмиссии // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2004. — № 8. — С. 62−66.
- Барзов А.А. Эмиссионная технологическая диагностика. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2005. — 384 с.
- Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Уч. для студентов вузов. 9-е изд., стер. — М.: Академия, 2003. — 576 с.
- Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов. 10-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2004. — 479 с.
- Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистики: Учеб. пособие для студентов вузов. 8-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2003. — 405 с.
- Статистика: Уч. пос. / Л. П. Харченко, В. Г. Долженкова, В. Г. Ионин и др.- под ред. В. Г. Ионина. -2-е изд., перераб. и доп. М.: ИНФРМА-М, 2003. -384 с.
- Луценко А.Е., Галиновский А. Л., Пшеничников Э. Ю. Использование теории принятия решений при оценке эффективности проектов НИР // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 2002. — № 1.-С. 18−21.
- Экспертные оценки в квалиметрии машиностроения / P.M. Хвастунов, О. И. Ягелло, В. М. Корнеева, М. П. Поликарпов. М.: Национальный институт нефти и газа, 2004. — 142 с.
- Гаврилов С.А. Повышение эффективности технологических операций изготовления и контроля деталей с учетом направлений их обработки и эксплуатации: Дис. канд. техн. наук. -М., 1993. -222 с.
- Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -232 с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. — 831 с.
- Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды: Методические указания. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001.-42 с.
- Баранов В.М. Испытания и контроль качества материалов и конструкций: Учеб. пособие / В. М. Баранов, A.M. Карасевич, Г. А. Сарычев. М.: Высш. школа, 2004. — 360 с.
- Акустическая эмиссия при трении / В. М. Баранов, Е. М. Кудрявцев, Г. А. Сарычев, В. М. Щавелин. М.: Энергоатомиздат, 1998 — 256 с.
- Технологические аспекты конверсии машиностроительного производства // А. С. Васильев, С. А. Васин, A.M. Дальский, А. И. Кондаков / Под ред. А. И. Кондакова. М. — Тула: ТулГУ, 2003. — 271 с.
- Кондаков А.И. Применение подобия технологических решения при их автоматизированной поддержке // Известия вузов. Машиностроение. -1999.-№ 2−3. -С. 72−77.
- Подураев В.Н., Барзов А. А., Горелов В. А. Технологическая диагностика резания методом акустической эмиссии. М: Машиностроение, 1988. — 56 с.
- Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса / В. М. Баранов, А. И. Гриценко, A.M. Карасевич и др. М.: Наука, 1998. — 304 с.
- Гуревский А.В. Экспресс-определение рациональных динамических условий и режимов ультразвуковой абразивной обработки методом акустической эмиссии: Дис. канд. техн. наук. Москва, 2006. — 186 с.
- Барзов А.А. Технологическая диагностика в информационном обеспечении САПР. М: Машиностроение, 1991. — 52 с.
- Подураев В.Н., Барзов А. А. Исследование нестационарной механики резания на основе анализа динамических явлений // Повышение качества и эффективности прогрессивных технологических процессов машиностроения: Труды МВТУ. М., 1982. — № 384. — С. 45−54.
- Физика взрыва / Под ред. Л. П. Орленко. -3-е изд., перераб. В 2 т. Т. 1. -М.: Физматлит, 2002. — 832 с.
- Струйная интенсификация функциональной активности жидкостей / А. А. Барзов, А. Ф. Королев, B.C. Пузаков и др. М., 2004. — Вып. 18. — № 7. — 13 с. (Препринт физического факультета МГУ. Физическая гидродинамика).
- У инфицированные методы анализа вод / Под общ. ред. Ю. Ю. Лурье М.: Химия, 1971.-376 с.
- Природные и синтетические регуляторы онтогенеза растений / В. И. Кефели, П. В. Власов, Л. Д. Прусакова и др. // Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1990.-Т. 7.-С. 26−111.
- Методические рекомендации по проведению лабораторных испытаний синтетических регуляторов роста растений / Под общ. ред. А. А. Шаповалова. Черкассы, 1990. — 34 с.
- Алексеев А.Н. Обоснование и конструкторско-технологическая реализация модульного принципа построений операций струйно-динамической промывки деталей в гальваническом производстве: Автореф. дис. докт. техн. наук. Заречный, 2005. — 32 с.
- Подураев В.Н., Камалов B.C. Физико-химические методы обработки. -М.: Машиностроение, 1973. 346 с.
- Патент РФ № 2 270 717. Способ обработки жидкости / К. А. Александров, А. А. Барзов, А. Л. Галиновский и др. // 2004.